(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音声および雑音に応じた第１受音信号を生成する音声入力端子と、
入力された雑音に応じた第２受音信号を生成する参照入力端子と、
前記第２受音信号から擬似雑音信号を生成する適応フィルタと、
前記第１受音信号から前記擬似雑音信号を減算して雑音抑圧信号を生成する減算器と、
前記雑音抑圧信号を用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新手段と、
雑音源と前記参照入力端子および前記音声入力端子との相対的位置関係により、フィルタ係数がピーク値となるタップを示すピークタップ位置を導出するピークタップ位置導出手段と、
ピークタップ位置を利用して、フィルタ係数に対応するタップ位置の区間を分類する区間分類手段とを備え、
係数更新手段は、前記区間分類手段によって分類された区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御する
ことを特徴とする雑音消去装置。
【請求項２】
ピークタップ位置導出手段は、
音声入力端子と雑音源との距離である第１の距離を測定する第１の測距手段と、
参照入力端子と雑音源との距離である第２の距離を測定する第２の測距手段と、
前記第１の距離および前記第２の距離の距離差と、音速と、第１受音信号および第２受音信号を生成する際のサンプリングレートとによりピークタップ位置を算出するピークタップ位置算出手段とを含む
請求項１に記載の雑音消去装置。
【請求項３】
ピークタップ位置導出手段は、
音声入力端子および参照入力端子の位置を測定する測位手段と、
予め音声入力端子および参照入力端子の位置とピークタップ位置とを対応付けた情報を記憶し、前記測位手段によって測定された音声入力端子および参照入力端子の位置に対応するピークタップ位置を選択するピークタップ位置選択手段とを含む
請求項１に記載の雑音消去装置。
【請求項４】
ピークタップ位置導出手段は、
雑音源の方向を測定し、雑音源および音声入力端子を結ぶ直線と、音声入力端子および参照入力端子を結ぶ直線とのなす角度を求める方向特定手段と、
前記角度と、音声入力端子および参照入力端子の距離と、音速と、第１受音信号および第２受音信号を生成する際のサンプリングレートとによりピークタップ位置を算出するピークタップ位置算出手段とを含む
請求項１に記載の雑音消去装置。
【請求項５】
区間分類手段は、
フィルタ係数から求められる指標が所定の閾値以上となっている区間であってピークタップ位置を含む区間である第１の区間と、第１の区間以外の区間とに、タップ位置の区間を分類する
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の雑音消去装置。
【請求項６】
係数更新手段は、第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも、第１の区間以外の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を低くする
請求項５に記載の雑音消去装置。
【請求項７】
係数更新手段は、第１の区間以外の区間に対応するフィルタ係数を更新しない
請求項５または請求項６に記載の雑音消去装置。
【請求項８】
区間分類手段は、
ピークタップ位置より小さいタップ位置であって、フィルタ係数から求められる指標が第１の閾値未満であるタップ位置のうち最大のタップ位置を開始位置とし、ピークタップ位置より大きいタップ位置であって、フィルタ係数から求められる指標が第２の閾値未満である最小のタップ位置を終了位置とする第１の区間と、前記第１の区間より小さいピークタップ位置の区間である第２の区間と、前記第１の区間より大きいピークタップ位置の区間である第３の区間とに、タップ位置の区間を分類する
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の雑音消去装置。
【請求項９】
係数更新手段は、第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも、第２の区間および第３の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を低くする
請求項８に記載の雑音消去装置。
【請求項１０】
係数更新手段は、第２の区間に対応するフィルタ係数を更新せず、第３の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも低くする
請求項８または請求項９に記載の雑音消去装置。
【請求項１１】
区間分類手段は、フィルタ係数の絶対値を、フィルタ係数から求められる指標とする
請求項５から請求項１０のうちのいずれか１項に記載の雑音消去装置。
【請求項１２】
区間分類手段は、現時点でのフィルタ係数と当該フィルタ係数に更新される前のフィルタ係数との差の絶対値を、フィルタ係数から求められる指標とする
請求項５から請求項１０のうちのいずれか１項に記載の雑音消去装置。
【請求項１３】
閾値は、ピークタップ位置を含む連続する所定数分のタップ位置における各フィルタ係数値から算出される値である
請求項５から請求項１２のうちのいずれか１項に記載の雑音消去装置。
【請求項１４】
音声入力端子に入力された音声および雑音に応じた第１受音信号を生成し、
参照入力端子に入力された雑音に応じた第２受音信号を生成し、
適応フィルタにより前記第２受音信号から擬似雑音信号を生成し、
前記第１受音信号から前記擬似雑音信号を減算して雑音抑圧信号を生成し、
前記雑音抑圧信号を用いて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新し、
雑音源と前記参照入力端子および前記音声入力端子との相対的位置関係により、フィルタ係数がピーク値となるタップを示すピークタップ位置を導出し、
ピークタップ位置を利用して、フィルタ係数に対応するタップ位置の区間を分類し、
分類した区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御する
ことを特徴とする雑音消去方法。
【請求項１５】
音声入力端子と雑音源との距離である第１の距離を測定し、
参照入力端子と雑音源との距離である第２の距離を測定し、
前記第１の距離および前記第２の距離の距離差と、音速と、第１受音信号および第２受音信号を生成する際のサンプリングレートとによりピークタップ位置を算出する
請求項１４に記載の雑音消去方法。
【請求項１６】
音声入力端子および参照入力端子の位置を測定し、
予め音声入力端子および参照入力端子の位置とピークタップ位置とを対応付けた情報を記憶し、測定した音声入力端子および参照入力端子の位置に対応するピークタップ位置を選択することによりピークタップ位置を導出する
請求項１４に記載の雑音消去方法。
【請求項１７】
雑音源の方向を測定し、雑音源および音声入力端子を結ぶ直線と、音声入力端子および参照入力端子を結ぶ直線とのなす角度を求め、
前記角度と、音声入力端子および参照入力端子の距離と、音速と、第１受音信号および第２受音信号を生成する際のサンプリングレートとによりピークタップ位置を算出する
請求項１４に記載の雑音消去方法。
【請求項１８】
フィルタ係数から求められる指標が所定の閾値以上となっている区間であってピークタップ位置を含む区間である第１の区間と、第１の区間以外の区間とに、タップ位置の区間を分類する
請求項１４から請求項１７のうちのいずれか１項に記載の雑音消去方法。
【請求項１９】
第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも、第１の区間以外の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を低くする
請求項１８に記載の雑音消去方法。
【請求項２０】
第１の区間以外の区間に対応するフィルタ係数を更新しない
請求項１８または請求項１９に記載の雑音消去方法。
【請求項２１】
ピークタップ位置より小さいタップ位置であって、フィルタ係数から求められる指標が第１の閾値未満であるタップ位置のうち最大のタップ位置を開始位置とし、ピークタップ位置より大きいタップ位置であって、フィルタ係数から求められる指標が第２の閾値未満である最小のタップ位置を終了位置とする第１の区間と、前記第１の区間より小さいピークタップ位置の区間である第２の区間と、前記第１の区間より大きいピークタップ位置の区間である第３の区間とに、タップ位置の区間を分類する
請求項１４から請求項１７のうちのいずれか１項に記載の雑音消去方法。
【請求項２２】
第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも、第２の区間および第３の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を低くする
請求項２１に記載の雑音消去方法。
【請求項２３】
第２の区間に対応するフィルタ係数を更新せず、第３の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも低くする
請求項２１または請求項２２に記載の雑音消去方法。
【請求項２４】
フィルタ係数の絶対値を、フィルタ係数から求められる指標とする
請求項１８から請求項２３のうちのいずれか１項に記載の雑音消去方法。
【請求項２５】
現時点でのフィルタ係数と当該フィルタ係数に更新される前のフィルタ係数との差の絶対値を、フィルタ係数から求められる指標とする
請求項１８から請求項２３のうちのいずれか１項に記載の雑音消去方法。
【請求項２６】
閾値は、ピークタップ位置を含む連続する所定数分のタップ位置における各フィルタ係数値から算出される値である
請求項１８から請求項２５のうちのいずれか１項に記載の雑音消去方法。
【請求項２７】
音声および雑音が入力される音声入力端子と、雑音が入力される参照入力端子とを備えたコンピュータに搭載される雑音消去プログラムであって、
前記コンピュータに、
音声入力端子に入力された音声および雑音に応じた第１受音信号を生成する第１受音信号生成処理、
参照入力端子に入力された雑音に応じた第２受音信号を生成する第２受音信号生成処理、
前記第２受音信号から擬似雑音信号を生成する適応フィルタ処理、
前記第１受音信号から前記擬似雑音信号を減算して雑音抑圧信号を生成する減算処理、
前記雑音抑圧信号を用いて適応フィルタ処理におけるフィルタ係数を更新する係数更新処理、
雑音源と前記参照入力端子および前記音声入力端子との相対的位置関係により、フィルタ係数がピーク値となるタップを示すピークタップ位置を導出するピークタップ位置導出処理、および
ピークタップ位置を利用して、フィルタ係数に対応するタップ位置の区間を分類する区間分類処理を実行させ、
前記係数更新処理では、前記区間分類処理で分類した区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御させる
ことを特徴とする雑音消去プログラム。
【請求項２８】
コンピュータに、
ピークタップ位置導出処理で、
音声入力端子と雑音源との距離である第１の距離を測定させ、
参照入力端子と雑音源との距離である第２の距離を測定させ、
前記第１の距離および前記第２の距離の距離差と、音速と、第１受音信号および第２受音信号を生成する際のサンプリングレートとによりピークタップ位置を算出させる
請求項２７に記載の雑音消去プログラム。
【請求項２９】
コンピュータに、
ピークタップ位置導出処理で、
音声入力端子および参照入力端子の位置を測定させ、
予め音声入力端子および参照入力端子の位置とピークタップ位置とを対応付けた情報を記憶し、測定された音声入力端子および参照入力端子の位置に対応するピークタップ位置を選択することによりピークタップ位置を導出させる
請求項２７に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３０】
コンピュータに、
ピークタップ位置導出処理で、
雑音源の方向を測定させ、雑音源および音声入力端子を結ぶ直線と、音声入力端子および参照入力端子を結ぶ直線とのなす角度を求めさせ、
前記角度と、音声入力端子および参照入力端子の距離と、音速と、第１受音信号および第２受音信号を生成する際のサンプリングレートとによりピークタップ位置を算出させる
請求項２７に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３１】
コンピュータに、
区間分類処理で、フィルタ係数から求められる指標が所定の閾値以上となっている区間であってピークタップ位置を含む区間である第１の区間と、第１の区間以外の区間とに、タップ位置の区間を分類させる
請求項２７から請求項３０のうちのいずれか１項に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３２】
コンピュータに、
係数更新処理で、第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも、第１の区間以外の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を低くさせる
請求項３１に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３３】
コンピュータに、
係数更新処理で、第１の区間以外の区間に対応するフィルタ係数を更新させない
請求項３１または請求項３２に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３４】
コンピュータに、
区間分類処理で、ピークタップ位置より小さいタップ位置であって、フィルタ係数から求められる指標が第１の閾値未満であるタップ位置のうち最大のタップ位置を開始位置とし、ピークタップ位置より大きいタップ位置であって、フィルタ係数から求められる指標が第２の閾値未満である最小のタップ位置を終了位置とする第１の区間と、前記第１の区間より小さいピークタップ位置の区間である第２の区間と、前記第１の区間より大きいピークタップ位置の区間である第３の区間とに、タップ位置の区間を分類させる
請求項２７から請求項３０のうちのいずれか１項に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３５】
コンピュータに、
係数更新処理で、第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも、第２の区間および第３の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を低くさせる
請求項３４に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３６】
コンピュータに、
係数更新処理で、第２の区間に対応するフィルタ係数を更新せず、第３の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも低くさせる
請求項３４または請求項３５に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３７】
コンピュータに、
区間分類処理で、フィルタ係数から求められる指標として、フィルタ係数の絶対値を用いさせる
請求項３１から請求項３６のうちのいずれか１項に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３８】
コンピュータに、
区間分類処理で、フィルタ係数から求められる指標として、現時点でのフィルタ係数と当該フィルタ係数に更新される前のフィルタ係数との差の絶対値を用いさせる
請求項３１から請求項３６のうちのいずれか１項に記載の雑音消去プログラム。
【請求項３９】
閾値は、ピークタップ位置を含む連続する所定数分のタップ位置における各フィルタ係数値から算出される値である
請求項３１から請求項３８のうちのいずれか１項に記載の雑音消去プログラム。
【請求項４０】
雑音に応じた第２受音信号から擬似雑音信号を生成する適応フィルタと、
音声および雑音に応じた第１受音信号から前記擬似雑音信号を減算して雑音抑圧信号を生成する減算器と、
前記雑音抑圧信号を用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新手段とを備え、
係数更新手段は、
雑音源と前記第２受音信号を生成した参照入力端子および前記第１受音信号を生成した音声入力端子との相対的位置関係により導出された、フィルタ係数がピーク値となるタップを示すピークタップ位置を利用して分類されたタップ位置の区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御する
ことを特徴とする雑音消去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雑音消去装置、雑音消去方法および雑音消去プログラムに関し、特に、音声信号に混入した雑音信号を、適応フィルタを用いて消去する雑音消去装置、雑音消去方法および雑音消去プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロフォンやハンドセット等から入力された音声信号に混入した背景雑音信号は、情報圧縮度の高い狭帯域音声符号化装置や音声認識装置等においては大きな問題となる。このような音響的に重畳した雑音成分の消去を目的とした雑音消去方法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
非特許文献１には、適応フィルタを用いた２入力型雑音消去方法が記載されている。この２入力型雑音消去方法は、参照入力端子に入力された雑音信号が音声入力端子に到達するまでに通る経路（ノイズパス）のインパルス応答を近似する適応フィルタを用いる。そして、音声入力端子に混入する雑音信号成分に対応した擬似雑音信号を生成し、音声入力端子に入力された受音信号（音声信号と雑音信号の混在信号）から擬似雑音信号を差し引くことによって、雑音信号を消去するものである。
【０００４】
このとき、適応フィルタのフィルタ係数は、受音信号から擬似雑音信号を差し引いた誤差信号と参照入力端子に入力された参照信号との相関をとることにより更新される。このような適応フィルタの係数更新アルゴリズムとしては、非特許文献１に記載されている「ＬＭＳアルゴリズム（Ｌｅａｓｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ  ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ）」が知られている。また、非特許文献２に記載されている「ＬＩＭ（Ｌｅａｒｎｉｎｇ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）」が知られている。
【０００５】
また、適応フィルタの係数更新の計算量を削減する雑音消去方法が種々提案されている。例えば、特許文献１には、適用フィルタを複数のブロックに分割し、これをサンプリング毎に切り換えて係数の更新計算を実行する消音装置が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、適応フィルタの複数のブロックから順序的な選択を行って選択されたブロックのタップ係数を更新する搬送波生成回路が記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、適応フィルタのタップ全体から、小さなタップに重み付けした確率により決定されるブロック長のブロックを選択し、その範囲の係数更新のみを行う消音装置が記載されている。
【０００８】
また、特許文献４には、適応フィルタのタップ全体から、複数のブロックに分割し、係数値の大きさに応じて更新を行うブロックを選択するアダプティブフィルタの適応化方法が記載されている。
【０００９】
また、特許文献５には、係数値の更新量に応じて更新間隔を調整する適応フィルタ係数の推定制御方法が記載されている。
【００１０】
また、特許文献６には、センサの位置信号を用いる適応制御フィルタが記載されている。
【特許文献１】特開平５−３３３８７０号公報
【特許文献２】特開平８−２５１２４４号公報
【特許文献３】特開平７−２１９５５７号公報
【特許文献４】特開平８−８６９１号公報
【特許文献５】特開平９−９３０８８号公報
【特許文献６】特開昭６３−２４８２１８号公報
【非特許文献１】バーナード・ウィドロウ（Bernard Widrow）他８名、「アダプティブ・ノイズ・キャンセリング：プリンシプルズ・アンド・アプリケーションズ（Adaptive Noise Cancelling: Principles and Applications）」、プロシーディングス・オブ・アイトリプルイー（Proceedings of IEEE）、Ｖｏｌ．６３、Ｎｏ．１２、１９７５年１２月、ｐｐ．１６９２−１７１６
【非特許文献２】ナグモ・ジンイチ（Jin-Ichi Nagumo）他１名、「ラーニング・メソッド・フォー・システム・アイデンティフィケーション（A Learning Method for System Identification）」、アイトリプルイー・トランザクションズ・オン・オートマティック・コントロール（IEEE Transactions on Automatic Control）、Ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．３、１９６７年６月、ｐｐ．２８２−２８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
適応フィルタを用いた雑音消去方法においては、適応フィルタのタップ数を大きくすることによって雑音消去性能が向上するが、係数更新のための計算量が増大するという問題を有している。そのため、適応フィルタの係数更新の計算量を削減することが必要である。
【００１２】
上記の各特許文献１〜５に記載された装置や方法は、適応フィルタの係数更新の計算量を削減するものである。しかし、分割された適応フィルタのタップの各ブロックが等価に扱われたり、係数値の変化量のみに応じて更新されるタップが選択されたりしている。そのため、動的に変化する装置や環境おいて、適切なタップの係数更新が行われず、適応フィルタ全体の適応速度が低下することがあるという問題を有している。
【００１３】
そこで、本発明は、動的に変化する装置や環境においても適切なタップの係数更新を行い、適応フィルタの係数更新の計算量を削減でき、適応速度の低下を抑制することができる雑音消去装置、雑音消去方法および雑音消去プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の雑音消去装置は、入力された音声および雑音に応じた第１受音信号を生成する音声入力端子と、入力された雑音に応じた第２受音信号を生成する参照入力端子と、前記第２受音信号から擬似雑音信号を生成する適応フィルタと、前記第１受音信号から前記擬似雑音信号を減算して雑音抑圧信号を生成する減算器と、前記雑音抑圧信号を用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新手段と、雑音源と前記参照入力端子および前記音声入力端子との相対的位置関係により、フィルタ係数がピーク値となるタップを示すピークタップ位置を導出するピークタップ位置導出手段と、ピークタップ位置を利用して、フィルタ係数に対応するタップ位置の区間を分類する区間分類手段とを備え、係数更新手段が、前記区間分類手段によって分類された区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御することを特徴とする。
【００１５】
本発明の雑音消去方法は、音声入力端子に入力された音声および雑音に応じた第１受音信号を生成し、参照入力端子に入力された雑音に応じた第２受音信号を生成し、適応フィルタにより前記第２受音信号から擬似雑音信号を生成し、前記第１受音信号から前記擬似雑音信号を減算して雑音抑圧信号を生成し、前記雑音抑圧信号を用いて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新し、雑音源と前記参照入力端子および前記音声入力端子との相対的位置関係により、フィルタ係数がピーク値となるタップを示すピークタップ位置を導出し、ピークタップ位置を利用して、フィルタ係数に対応するタップ位置の区間を分類し、分類した区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御することを特徴とする。
【００１６】
本発明の雑音消去プログラムは、音声および雑音が入力される音声入力端子と、雑音が入力される参照入力端子とを備えたコンピュータに搭載される雑音消去プログラムであって、前記コンピュータに、音声入力端子に入力された音声および雑音に応じた第１受音信号を生成する第１受音信号生成処理、参照入力端子に入力された雑音に応じた第２受音信号を生成する第２受音信号生成処理、前記第２受音信号から擬似雑音信号を生成する適応フィルタ処理、前記第１受音信号から前記擬似雑音信号を減算して雑音抑圧信号を生成する減算処理、前記雑音抑圧信号を用いて適応フィルタ処理におけるフィルタ係数を更新する係数更新処理、雑音源と前記参照入力端子および前記音声入力端子との相対的位置関係により、フィルタ係数がピーク値となるタップを示すピークタップ位置を導出するピークタップ位置導出処理、およびピークタップ位置を利用して、フィルタ係数に対応するタップ位置の区間を分類する区間分類処理を実行させ、前記係数更新処理では、前記区間分類処理で分類した区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御させることを特徴とする。
また、本発明の雑音消去装置は、雑音に応じた第２受音信号から擬似雑音信号を生成する適応フィルタと、音声および雑音に応じた第１受音信号から前記擬似雑音信号を減算して雑音抑圧信号を生成する減算器と、前記雑音抑圧信号を用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新する係数更新手段とを備え、係数更新手段が、雑音源と前記第２受音信号を生成した参照入力端子および前記第１受音信号を生成した音声入力端子との相対的位置関係により導出された、フィルタ係数がピーク値となるタップを示すピークタップ位置を利用して分類されたタップ位置の区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、動的に変化する装置や環境においても適切なタップの係数更新を行い、適応フィルタの係数更新の計算量を削減でき、適応速度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず、本発明の作用を説明する。
音声が入力される入力端子を音声入力端子と呼び、雑音源からの雑音が入力される入力端子を参照入力端子と呼ぶ。音声入力端子には、音声だけでなく音声入力端子に到着する雑音が混入する。適応フィルタのフィルタ係数は、参照入力端子から音声入力端子までの経路（ノイズパス）のインパルス応答を表す。
【００１９】
雑音源から参照入力端子までの雑音の到達時間と、雑音源から音声入力端子までの雑音の到達時間との時間差に相当する位置におけるフィルタ係数がピーク値となる。適応フィルタにおいて、このピーク値近傍のタップ位置のフィルタ係数値は、装置や環境の動的な変化による変動が大きいという特性を持つ。
【００２０】
一般に、雑音源から参照入力端子までの最短距離をａ［ｍ］とし、雑音源から音声入力端子までの最短距離をｂ［ｍ］とし、音速をｃ［ｍ／秒］とすると、フィルタ係数のピーク値は、（ｂ−ａ）／ｃ［秒］に相当するタップ位置に存在する。このタップ位置を、ピークタップ位置と記す。ただし、参照入力端子は、音声入力端子よりも雑音源に近いところに存在するものとし、ｂ＞ａを満たすものとする。
【００２１】
また、音のパワーは、距離が長くなるに従って減衰するため、タップ位置がピークタップ位置よりも大きくなるに従い、フィルタ係数値は小さな値となり、フィルタ係数を更新する際におけるフィルタ係数値の変化量も小さな値となる。
【００２２】
また、ピークタップ位置は雑音源から最短距離で到達した直接音の影響を表す値であるため、ピークタップ位置よりも小さいタップ位置のフィルタ係数値は、理論上は０となる。そして、フィルタ係数を更新する際におけるフィルタ係数値の変化量も小さな値となる。
【００２３】
本発明では、音声入力端子から雑音源までの距離と参照入力端子から雑音源までの距離との距離差を求め、その距離差に応じたピークタップ位置を算出する。そして、ピークタップ位置の近傍の区間（第１の区間とする。）以外の区間では、第１の区間よりもフィルタ係数の更新頻度を低くする。例えば、第１の区間よりもタップ位置が小さい区間を第２の区間とし、第１の区間よりもタップ位置が大きい区間を第３の区間とする。装置や環境の変化によるフィルタ係数値の変動が大きい第１の区間では、フィルタ係数の更新を常時行い、フィルタ係数値の変動が小さい第２の区間および第３の区間では、フィルタ係数の更新頻度を制限する。このように、ピークタップ位置の近傍の区間以外におけるフィルタ係数の更新頻度を制限することで、フィルタ係数更新のための計算量を削減することができ、適応フィルタ全体の適応速度の低下を防止することができる。また、フィルタ係数の更新頻度の制限は、装置や環境の変化によるフィルタ係数値への影響が少ない区間で行うので、更新頻度を制限してもフィルタ係数値を適切な値とすることができる。
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。以下の各実施形態おける雑音源の例として、目的とする音声以外の音声を発する者やスピーカ、テレビジョン受像機などが挙げられる。
【００２５】
実施形態１．
図１は、本発明の第１の実施形態の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態の雑音消去装置は、音声入力端子１と、参照入力端子２と、適応フィルタ３と、減算器４と、係数更新回路５と、出力端子６と、第１の測距手段７と、第２の測距手段８と、ピークタップ位置算出回路９と、更新区間決定回路１０とを備える。
【００２６】
音声入力端子１は、音声が入力される入力端子であるが、音声だけでなく雑音が混入する。音声入力端子１は、入力された音声および雑音に対して音響−電気変換を行う。音声入力端子１は、例えば、マイクロフォンによって実現され、音声の生成元（例えば音声を発する話者）の近傍に配置される。
【００２７】
参照入力端子２は、雑音が入力される入力端子である。参照入力端子２は、入力された雑音に対して音響−電気変換を行う。参照入力端子２は、例えば、マイクロフォンによって実現され、音声の生成元（例えば話者）から離れた位置に配置される。
【００２８】
適応フィルタ３は、参照入力端子２が生成する信号をフィルタ入力として、フィルタ積和演算を実施し、擬似雑音信号を生成する。
【００２９】
減算器４は、音声入力端子１が生成する信号から擬似雑音信号を減算し、出力端子６に出力する。また、減算器４は、その減算結果（差信号）を、適応フィルタ３のフィルタ係数更新のための誤差信号として係数更新回路５に供給する。
【００３０】
出力端子６は、減算器４における擬似雑音信号の減算により雑音が消去された信号を出力するための出力端子である。
【００３１】
係数更新回路５は、減算器４が生成する差信号をもとに、適応フィルタのフィルタ係数を更新する。ただし、係数更新回路５は、ピークタップ位置の近傍の区間以外の区間では、ピークタップ位置の近傍の区間よりもフィルタ係数の更新頻度を低くする。なお、ピークタップ位置の近傍の区間は、更新区間決定回路１０によって定められ、更新区間決定回路１０から係数更新回路５に通知される。
【００３２】
第１の測距手段７は、音声入力端子１の近傍に配置され、音声入力端子１から雑音源までの距離を測定する。第１の測距手段７は、音声入力端子１から雑音源までの距離を測定可能であれば、その態様は限定されない。例えば、第１の測距手段７は、音声入力端子１の近傍に配置されたレーザセンサであり、レーザパルスを雑音源に送信し、レーザパルスが雑音源で反射して戻ってくるまでの時間を計測することにより雑音源までの距離を測定してもよい。あるいは、第１の測距手段７は、音声入力端子１の近傍に配置されたカメラであり、雑音源となる対象に対して人物検出やテレビ検出を行うことにより、その雑音源までの距離を測定してもよい。また、第１の測距手段７がカメラである場合、雑音源となる人物などを撮影して得られる映像から、撮影対象が雑音源であるか否かを判定してもよい。例えば、カメラが人物を撮影している場合、その人物の口の動きなどからその人物が雑音源となっているか否かを推定してもよい。
【００３３】
第２の測距手段８は、参照入力端子２の近傍に配置され、参照入力端子２から雑音源までの距離を測定する。第２の測距手段８は、第１の測距手段７で例示した態様と同様に、レーザセンサやカメラによって実現されていてもよいが、参照入力端子２から雑音源までの距離を測定可能であれば、その態様は限定されない。
【００３４】
ピークタップ位置算出回路９は、第１の測距手段７および第２の測距手段８がそれぞれ測定した距離の差からピークタップ位置を計算する。すなわち、音声入力端子１から雑音源までの距離と参照入力端子２から雑音源までの距離との差から、ピークタップ位置を計算する。
【００３５】
更新区間決定回路１０は、ピークタップ位置算出回路９によって計算されたピークタップ位置の近傍の区間を特定し、その区間を係数更新回路５に通知する。係数更新回路５は、更新区間決定回路１０から通知された区間以外の区間では、フィルタ係数の更新頻度を低くする。
【００３６】
次に、動作について説明する。
まず、雑音消去装置が雑音を除去した信号を出力する動作およびフィルタ係数を更新する動作について説明する。図２は、この動作の例を示すフローチャートである。
【００３７】
まず、音声入力端子１および参照入力端子２が、入力される音声や雑音に対して音響−電気変換を行い、入力される音声や雑音を信号に変換する（ステップＳ１）。音声の生成元（以下、話者とする。）の近傍に配置されている音声入力端子１には、音声および雑音が入力される。また、話者から離れた位置に配置されている参照入力端子２には、雑音が入力される。
【００３８】
ステップＳ１において、音声入力端子１は、入力される音声および雑音に対して音響−電気変換を行い、その音声および雑音を信号に変換する。以下、この信号を音声側受音信号と記す。時刻ｋにおける音声側受音信号をＸｐ（ｋ）とすると、Ｘｐ（ｋ）は、以下に示す式（１）のように表すことができる。
【００３９】
Ｘｐ（ｋ）＝Ｓ（ｋ）＋ｎ（ｋ）          式（１）
【００４０】
Ｓ（ｋ）は、時刻ｋにおける目的とする音声信号である。ｎ（ｋ）は、時刻ｋにおいて音声入力端子に入力される背景雑音信号である。式（１）は、目的とする音声信号Ｓ（ｋ）に背景雑音信号ｎ（ｋ）が混入していることを表している。
【００４１】
また、ステップＳ１において、参照入力端子２は、入力される雑音に対して音響−電気変換を行い、その雑音を信号に変換する。以下、この信号を参照側受音信号と記す。参照入力端子２は話者から十分に離れているとする。このとき、時刻ｋにおける参照側受音信号をＸｒ（ｋ）とすると、Ｘｒ（ｋ）は、時刻ｋにおいて参照入力端子２に入力される背景雑音信号Ｎ（ｋ）に相当し、以下に示す式（２）のように表すことができる。
【００４２】
Ｘｒ（ｋ）＝Ｎ（ｋ）          式（２）
【００４３】
なお、式（１）におけるｎ（ｋ）は、雑音源から音声入力端子１に到達する背景雑音信号であり、式（２）におけるＮ（ｋ）は、雑音源から参照入力端子２に到達する背景雑音信号であり、それぞれ異なる音響経路を経由して到達するものである。
【００４４】
適応フィルタ３は、参照入力端子２が生成する参照側受音信号Ｘｒ（ｋ）をフィルタ入力としてフィルタ積和演算を実施し、フィルタの演算結果として、擬似信号としての擬似雑音信号を生成する（ステップＳ２）。時刻ｋにおける擬似雑音信号をＲ（ｋ）と表す。適応フィルタ３は、具体的には、以下に示す式（３）を計算することにより擬似雑音信号を算出する。
【００４５】
【数１】
0005205935.tif 000002
【００４６】
ただし、ｗｊ（ｋ）は、時刻ｋにおける適応フィルタ３のタップ位置ｊのフィルタ係数である。また、Ｎは、適応フィルタ３のタップ数を示す整数である。
【００４７】
減算器４は、音声入力端子１が生成する音声側受音信号Ｘｐ（ｋ）から、適応フィルタ３が生成する擬似雑音信号Ｒ（ｋ）を減算することにより、時刻ｋにおける差信号ｅ（ｋ）を生成する。減算器４は、その差信号ｅ（ｋ）を、雑音消去信号として出力端子６に出力するとともに、適応フィルタ３の係数更新のための誤差信号として係数更新回路５に供給する（ステップＳ３）。
【００４８】
差信号ｅ（ｋ）は、音声側受音信号Ｘｐ（ｋ）から擬似雑音信号Ｒ（ｋ）を減算して得られる信号である。減算器４は、式（４）に示す減算によりｅ（ｋ）を算出すればよい。
【００４９】
ｅ（ｋ）＝Ｓ（ｋ）＋ｎ（ｋ）−Ｒ（ｋ）          （４）
【００５０】
係数更新回路５は、減算器４が生成する差信号ｅ（ｋ）をもとにフィルタ係数更新アルゴリズムに従って、フィルタ係数の更新を行う（ステップＳ４）。係数更新回路５は、適応フィルタ３のフィルタ係数を更新することにより、擬似雑音信号Ｒ（ｋ）の推定精度を向上させる。係数更新回路５は、更新区間決定回路１０により通知される区間に基づき、区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御する。具体的には、係数更新回路５は、更新区間決定回路１０から通知されるピークタップ位置の近傍の区間以外の区間では、ピークタップ位置の近傍の区間よりもフィルタ係数の更新頻度を低くする。区間により、フィルタ係数の更新頻度を変化させる態様については後述する。
【００５１】
ここでは、非特許文献１に記載されているＬＭＳアルゴリズムに従ってフィルタ係数を更新する場合を例にして説明するが、ステップＳ４におけるフィルタ係数の更新アルゴリズムは、特に限定されない。例えば、ＬＭＳアルゴリズムの改良方法、学習同定法、あるいはその他の方法でフィルタ係数を更新してもよい。
【００５２】
ＬＭＳアルゴリズムに従ってフィルタ係数を更新する場合、時刻ｋ＋１におけるタップ位置ｊのフィルタ係数ｗｊ（ｋ＋１）は、以下に示す式（５）で表される。係数更新回路５は、例えば、フィルタ係数の更新対象となる各タップ位置における更新後のフィルタ係数を式（５）の計算を行うことによって算出すればよい。
【００５３】
ｗｊ（ｋ＋１）＝ｗｊ（ｋ）＋μｅ（ｋ）・Ｘｒ（ｋ−ｊ）          式（５）
【００５４】
式（５）におけるμはステップサイズと呼ばれる定数であり、係数の収束時間や収束後の残留誤差量を決定するパラメータである。ステップサイズμは、式（１）におけるｎ（ｋ）が大きくＳ（ｋ）が小さくなるほど大きな値に設定し、Ｓ（ｋ）が大きくｎ（ｋ）が小さくなるほど小さな値に設定すればよい。また、ステップサイズμの値は、予め定められた値であっても、あるいは、ＳＮ比などの指標に応じて、例えば、式（１）におけるｎ（ｋ）が大きくＳ（ｋ）が小さくなるほど大きな値に設定し、Ｓ（ｋ）が大きくｎ（ｋ）が小さくなるほど小さな値に設定するように、可変制御される値であってもよい。
【００５５】
次に、ピークタップ位置の近傍の区間を特定する動作について説明する。図３は、ピークタップ位置の近傍の区間の例を示す説明図である。図３に示す縦軸はフィルタ係数を示し、横軸はタップ位置を示している。また、図３に示す第１の区間がピークタップ位置の近傍の区間であり、その他の区間を第２の区間および第３の区間として示している。Ａ０（ｋ）は時刻ｋにおけるピークタップ位置であり、Ａ１（ｋ），Ａ２（ｋ）は、それぞれ時刻ｋにおいて第１の区間の開始位置、終了位置となるタップ位置である。第１の区間では、フィルタ係数から求められる指標（ここではフィルタ係数の絶対値とする。）が、所定の閾値以上である。第２の区間では、フィルタ係数から求められる指標（フィルタ係数の絶対値）が閾値Ｔｈ１未満である。また、第３の区間では、フィルタ係数から求められる指標（フィルタ係数の絶対値）が閾値Ｔｈ２未満である。更新区間決定回路１０は、第１の区間の開始位置Ａ１（ｋ）および終了位置Ａ２（ｋ）を定めることにより、第１の区間を定める。図３において、Ａ１（ｋ）およびＡ２（ｋ）は、０≦Ａ１（ｋ）＜Ａ２（ｋ）≦Ｎ−１を満たす整数である。
【００５６】
図４は、ピークタップ位置の近傍の区間を特定する処理の処理経過の例を示すフローチャートである。
【００５７】
第１の測距手段７は、音声入力端子１から雑音源までの距離を測定し、その距離をピークタップ位置算出回路９に供給する。同様に、第２の測距手段８は、参照入力端子２から雑音源までの距離を測定し、その距離をピークタップ位置算出回路９に供給する（ステップＳ１１）。第１の測距手段７は音声入力端子１の近傍に配置され、第２の測距手段８は参照入力端子２の近傍に配置され、それぞれ雑音源までの距離を測定することができる。既に説明したように、各測距手段７，８は、例えばカメラやレーザセンサによって実現されるが、他の測距装置であってもよい。
【００５８】
時刻ｋにおいて第１の測距手段７が測定する音声入力端子１から雑音源までの距離をｂ（ｋ）［ｍ］とする。時刻ｋにおいて第２の測距手段８が測定する参照入力端子２から雑音源までの距離をａ（ｋ）［ｍ］とする。
【００５９】
なお、第１の測距手段７および第２の測距手段８をそれぞれ備えるのではなく、１つの測距手段をを備え、その測距手段が、音声入力端子１と参照入力端子２との相対位置関係から距離ａ（ｋ）［ｍ］、距離ｂ（ｋ）［ｍ］を求める構成であってもよい。
【００６０】
ピークタップ位置算出回路９は、音声入力端子１から雑音源までの距離ｂ（ｋ）［ｍ］および参照入力端子２から雑音源までの距離ａ（ｋ）［ｍ］が与えられると、音速ｃ［ｍ／秒］と音声入力端子１および参照入力端子２における音響−電気変換のサンプリングレートｆ［Ｈｚ］を用いて、以下に示す式（６）により、時刻ｋにおけるピークタップ位置Ａ０（ｋ）を算出する（ステップＳ１２）。
【００６１】
Ａ０（ｋ）＝｛ｂ（ｋ）−ａ（ｋ）｝ｆ／ｃ          式（６）
【００６２】
ピークタップ位置算出回路９は、ピークタップ位置を示すピークタップ位置信号を更新区間決定回路１０に供給する。
【００６３】
更新区間決定回路１０は、ピークタップ位置算出回路９によって計算されたピークタップ位置信号Ａ０（ｋ）および時刻ｋにおける適応フィルタ３のフィルタ係数ｗｊ（ｋ）（０≦ｊ≦Ｎ−１）から、適応フィルタ３のフィルタ係数の更新区間（フィルタ係数の更新頻度が最も高い第１の区間）を決定し、係数更新回路５に供給する（ステップＳ１３）。具体的には、第１の区間の開始位置Ａ１（ｋ）および終了位置Ａ２（ｋ）（図３参照）を決定し、係数更新回路５に通知する。
【００６４】
正常に収束している適応フィルタでは、雑音源で発生した音が参照入力端子に到達する時間と、音声入力端子に到達する時間との時間差に相当する位置にピーク値を持ち、タップ位置がピーク位置よりも大きくなるに従ってフィルタ係数値は小さな値となる。また、正常に収束している適応フィルタでは、タップ位置がピーク位置よりも小さい部分では、フィルタ系数値は０に近い値となる特性を持つ。
【００６５】
更新区間決定回路１０は、ピークタップ位置Ａ０（ｋ）より小さく、フィルタ係数値が十分に小さいタップ位置を開始位置Ａ１（ｋ）として決定する。また、更新区間決定回路１０は、ピークタップ位置Ａ０（ｋ）より大きく、フィルタ係数値が十分に小さいタップ位置を終了位置Ａ２（ｋ）として決定する。更新区間決定回路１０が開始位置Ａ１（ｋ）、終了位置Ａ２（ｋ）を決定する動作について詳細に説明する。
【００６６】
更新区間決定回路１０は、以下に示す式（７）および式（８）を満たすｊの最大値を求める。
【００６７】
Ａ１（ｋ−１）≦ｊ＜Ａ０（ｋ）          式（７）
【００６８】
|ｗｊ（ｋ）|＜Ｔｈ１                    式（８）
【００６９】
更新区間決定回路１０は、時刻ｋよりも一単位時間前の時刻における第１の区間の開始位置Ａ１（ｋ−１）の値以上であって、時刻ｋにおけるピークタップ位置Ａ０（ｋ）の値よりも小さいタップ位置ｊ（式（７）を満たすｊ）を特定する。そして、更新区間決定回路１０は、そのタップ位置ｊのうち、時刻ｋにおけるフィルタ係数ｗｊ（ｋ）の絶対値が閾値Ｔｈ１未満となっているｊ（式（８）を満たすｊ）を特定する。この式（７）および式（８）を満たすｊのうちの最大値をｊｍａｘとすると、更新区間決定回路１０は、ｊｍａｘを時刻ｋにおける第１の区間の開始位置とする。すなわち、式（９）に示すように時刻ｋにおける第１の区間の開始位置Ａ１（ｋ）を定める。
【００７０】
Ａ１（ｋ）＝ｊｍａｘ          式（９）
【００７１】
式（８）におけるＴｈ１は、開始位置Ａ１（ｋ）を定める際に用いる閾値であり、始端閾値と呼ぶ。更新区間決定回路１０は、時刻ｋにおけるピークタップ位置Ａ０（ｋ）でのフィルタ係数ｗＡ０（ｋ）（ｋ）を用いて、以下に示す式（１０）の計算を行うことにより、始端閾値Ｔｈ１を求めればよい。
【００７２】
Ｔｈ１＝γ１｜ｗＡ０（ｋ）（ｋ）｜          式（１０）
【００７３】
γ１は、０≦γ１≦１を満たす予め設定された定数である。
【００７４】
なお、式（１０）におけるｗＡ０（ｋ）（ｋ）の代わりに、ピークタップ位置Ａ０（ｋ）を含む連続した所定のタップ区間のフィルタ係数値から算出される値を用いて始端閾値Ｔｈ１を計算してもよい。例えば、ピークタップ位置Ａ０（ｋ）を含む連続した所定のタップ区間のフィルタ係数値の絶対値の平均値にγ１を乗算することによって始端閾値を計算してもよい。
【００７５】
また、始端閾値Ｔｈ１は、正の定数として予め設定されていてもよい。
【００７６】
また、式（７）を満たすｊに対応するフィルタ係数ｗｊ（ｋ）のうち、式（８）を満たすフィルタ係数が存在しない場合、更新区間決定回路１０は、以下に示す式（１１）の計算を行うことによって、第１の区間の開始位置Ａ１（ｋ）を計算する。
【００７７】
Ａ１（ｋ）＝Ａ１（ｋ−１）−α          式（１１）
【００７８】
ここで、αは正の整数である。また、αを始端拡大幅と呼ぶ。式（１１）によって開始位置Ａ１（ｋ）を定めれば、第１の区間を拡大することになる。始端拡大幅は、例えば、適応フィルタのタップ数や、雑音消去装置や環境の計算能力に応じて、適応フィルタのタップ数を超えない範囲で設計者が定めればよい。始端拡大幅αは、予め定められた値であっても、あるいは、過去の連続した第１の区間の拡大回数に応じて可変制御される値であってもよい。
【００７９】
Ａ１（ｋ）より小さい値のタップ位置の区間は第２の区間であり、第２の区間のフィルタ係数はＴｈ１未満である（図３参照）。
【００８０】
また、更新区間決定回路１０は、以下に示す式（１２）および式（１３）を満たすｊの最小値を求める。
【００８１】
Ａ０（ｋ）＜ｊ≦Ａ２（ｋ−１）          式（１２）
【００８２】
|ｗｊ（ｋ）|＜Ｔｈ２                    式（１３）
【００８３】
更新区間決定回路１０は、時刻ｋにおけるピークタップ位置Ａ０（ｋ）の値よりも大きく、時刻ｋよりも一単位時間前の時刻における第１の区間の終了位置Ａ２（ｋ−１）の値以下であるタップ位置ｊ（式（１２）を満たすｊ）を特定する。そして、更新区間決定回路１０は、そのタップ位置ｊのうち、時刻ｋにおけるフィルタ係数ｗｊ（ｋ）の絶対値が閾値Ｔｈ２未満となっているｊ（式（１３）を満たすｊ）を特定する。この式（１２）および式（１３）を満たすｊのうちの最小値をｊｍｉｎとすると、更新区間決定回路１０は、ｊｍｉｎを時刻ｋにおける第１の区間の終了位置とする。すなわち、式（１４）に示すように時刻ｋにおける第１の区間の終了位置Ａ２（ｋ）を定める
【００８４】
Ａ２（ｋ）＝ｊｍｉｎ          式（１４）
【００８５】
式（１３）におけるＴｈ２は、終了位置Ａ２（ｋ）を定める際に用いる閾値であり、終端閾値と呼ぶ。更新区間決定回路１０は、時刻ｋにおけるピークタップ位置Ａ０（ｋ）でのフィルタ係数ｗＡ０（ｋ）（ｋ）を用いて、以下に示す式（１５）の計算を行うことにより、終端閾値Ｔｈ２を求めればよい。
【００８６】
Ｔｈ２＝γ２｜ｗＡ０（ｋ）（ｋ）｜          式（１５）
【００８７】
γ２は、０≦γ２≦１を満たす予め設定された定数である。
【００８８】
なお、式（１５）におけるｗＡ０（ｋ）（ｋ）の代わりに、ピークタップ位置Ａ０（ｋ）を含む連続する所定数分のタップ位置における各フィルタ係数値から算出される値を用いて終端閾値Ｔｈ２を計算してもよい。例えば、ピークタップ位置Ａ０（ｋ）を含む連続する所定数分のタップ位置における各フィルタ係数値の絶対値の平均値にγ２を乗算することによって終端閾値を計算してもよい。
【００８９】
また、終端閾値Ｔｈ２は、正の定数として予め設定されていてもよい。
【００９０】
また、式（１２）を満たすｊに対応するフィルタ係数ｗｊ（ｋ）のうち、式（１３）を満たすフィルタ係数が存在しない場合、更新区間決定回路１０は、以下に示す式（１６）の計算を行うことによって、第１の区間の終了位置Ａ２（ｋ）を計算する。
【００９１】
Ａ２（ｋ）＝Ａ２（ｋ−１）＋β          式（１６）
【００９２】
ここで、βは正の整数である。また、βを終端拡大幅と呼ぶ。式（１６）によって終点位置Ａ２（ｋ）を定めれば、第１の区間を拡大することになる。終端拡大幅も、始端拡大幅と同様に、例えば、適応フィルタのタップ数や、雑音消去装置や環境の計算能力に応じて、適応フィルタのタップ数を超えない範囲で設計者が定めればよい。終端拡大幅βは、予め定められた値であっても、あるいは、過去の連続した第１の区間の拡大回数に応じて可変制御される値であってもよい。
【００９３】
また、以上に説明したように、開始位置Ａ１（ｋ）および終了位置Ａ２（ｋ）を求める場合、開始位置Ａ１（ｋ）の初期値Ａ１（０）、終了位置Ａ２（ｋ）の初期値Ａ２（０）をそれぞれ以下に示す値として定めておけばよい。
【００９４】
Ａ１（０）＝０              式（１７）
【００９５】
Ａ２（０）＝Ｎ−１          式（１８）
【００９６】
更新区間決定回路１０は、時刻ｋにおける第１の区間の開始位置Ａ１（ｋ）および終了位置Ａ２（ｋ）を係数更新回路５に通知する。係数更新回路５は、Ａ１（ｋ）より小さな値のタップ位置（第２の区間のタップ位置）およびＡ２（ｋ）よりも大きな値のタップ位置（第３の区間のタップ位置）のフィルタ係数更新頻度を、Ａ１（ｋ）からＡ２（ｋ）までの各タップ位置（第１の区間のタップ位置）のフィルタ係数更新頻度よりも低くする。以下、係数更新回路５がフィルタ係数の更新頻度を区間によって変化させる態様の例を説明する。
【００９７】
例えば、係数更新回路５は、第２の区間および第３の区間のフィルタ係数については更新せず、第１の区間のフィルタ係数のみを更新してもよい。すなわち、０≦ｊ＜Ａ１（ｋ）の区間およびＡ２（ｋ）＜ｊ≦Ｎ−１の区間についてはフィルタ係数を更新せず、Ａ１（ｋ）≦ｊ≦Ａ２（ｋ）の区間のフィルタ係数のみを更新してもよい。
【００９８】
また、係数更新回路５は、第１の区間だけでなく、第２の区間および第３の区間においてもフィルタ係数を更新してもよい。この場合、係数更新回路５は、例えば、第１の区間におけるフィルタ係数の更新を所定回数行う毎に、第２の区間のフィルタ係数および第３の区間のフィルタ係数を更新すればよい。すなわち、Ａ１（ｋ）≦ｊ≦Ａ２（ｋ）の区間のフィルタ係数の更新を所定回数行う毎に、０≦ｊ＜Ａ１（ｋ）の区間のフィルタ係数の更新およびＡ２（ｋ）＜ｊ≦Ｎ−１の区間のフィルタ係数の更新を行えばよい。
【００９９】
また、適応フィルタのフィルタ係数ｗｊ（ｋ）は、０≦ｊ＜Ａ１（ｋ）の区間では理論上０となる。そのため、係数更新回路５は、第２の区間ではフィルタ係数の更新を行わず、第３の区間では第１の区間よりも低い頻度でフィルタ係数を更新してもよい。すなわち、０≦ｊ＜Ａ１（ｋ）の区間ではフィルタ係数を更新せず、Ａ１（ｋ）≦ｊ≦Ａ２（ｋ）の区間のフィルタ係数の更新を所定回数行う毎にＡ２（ｋ）＜ｊ≦Ｎ−１の区間のフィルタ係数の更新を行ってもよい。
【０１００】
本発明の効果について説明する。本発明の雑音消去装置では、更新区間決定回路１０がピークタップ位置の近傍の区間（第１の区間）を特定する。この第１の区間は、装置や環境の変化によるフィルタ係数の変動が大きい区間である。係数更新回路５は、第１の区間以外の区間におけるフィルタ係数の更新頻度を、第１の区間におけるフィルタ係数の更新頻度よりも低くする。よって、適応フィルタ３のタップの中から装置や環境の変化によるフィルタ係数の変動が大きい区間を正しく選択してフィルタ係数を更新するとともに、フィルタ係数更新の計算量を削減することができる。また、計算量を抑えることができるので、適応フィルタの適応速度の低下を抑制することができる。
【０１０１】
上記の実施形態において、式（８）および式（１３）では、フィルタ係数から求められる指標として、時刻ｋにおけるフィルタ係数の絶対値を用い、その指標が閾値Ｔｈ１やＴｈ２未満であるということを示している。更新区間決定回路１０は、フィルタ係数から求められる指標として、時刻ｋにおけるフィルタ係数と、その一単位分の時間だけ前の時刻ｋ−１におけるフィルタ係数との差の絶対値を用いてもよい。すなわち、現時点でのフィルタ係数と、その現時点でのフィルタ係数に更新される前のフィルタ係数との差の絶対値を用いてもよい。
【０１０２】
この場合、更新区間決定回路１０は、式（７）および以下に示す式（１９）を満たすｊの最大値を求め、その最大値を第１の区間の開始位置Ａ１（ｋ）としてもよい。
【０１０３】
|ｗｊ（ｋ）−ｗｊ（ｋ−１）|＜Ｔｈ１’          式（１９）
【０１０４】
また、更新区間決定回路１０は、式（１２）および以下に示す式（２０）を満たすｊの最小値を求め、その最小値を第１の区間の終了位置Ａ２（ｋ）としてもよい。
【０１０５】
|ｗｊ（ｋ）−ｗｊ（ｋ−１）|＜Ｔｈ２’          式（２０）
【０１０６】
式（１９）および式（２０）におけるｗｊ（ｋ−１）は、時刻ｋ−１におけるフィルタ係数である。また、Ｔｈ１’、Ｔｈ２’は、それぞれフィルタ係数の時間変化量に対する閾値である。
【０１０７】
このようにＡ１（ｋ）およびＡ２（ｋ）を求めれば、時間の経過に伴うフィルタ係数の変化量に応じて開始位置Ａ１（ｋ）および終了位置Ａ２（ｋ）を求めることができる。このようにＡ１（ｋ）およびＡ２（ｋ）を求めた場合であっても、第１の区間では、フィルタ係数から求められる指標（ここでは、ｗｊ（ｋ）−ｗｊ（ｋ−１））は、所定の閾値以上となる。
【０１０８】
また、フィルタ係数から求められる指標として、一定の時間幅におけるフィルタ係数の絶対値の平均を用いてもよい。すなわち、時刻ｋ以前の所定の時間幅におけるフィルタ係数ｗｊ（ｋ），ｗｊ（ｋ−１），ｗｊ（ｋ−２），・・・の絶対値の平均が閾値よりも小さいという条件を、式（１９）や式（２０）の代わりに用いてもよい。
【０１０９】
また、開始位置Ａ１（ｋ）および終了位置Ａ２（ｋ）が予め固定値として定められていてもよい。この場合、更新区間決定回路１０、ピークタップ位置算出回路９、第１の測距手段７および第２の測距手段８を備えていなくてもよい。
【０１１０】
実施形態２．
図５は、本発明の第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。本実施形態の雑音消去装置は、音声入力端子１と、参照入力端子２と、適応フィルタ３と、減算器４と、係数更新回路５と、出力端子６と、測位手段１１と、ピークタップ位置記憶部１２と、更新区間決定回路１０とを備える。第１の実施形態と同様の構成要素については、図１と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１１１】
以下、第２の実施形態では、雑音源の位置が測定可能である場合を例にして説明する。
【０１１２】
測位手段１１は、各時刻における音声入力端子１および参照入力端子２の位置を測定する。音声入力端子１および参照入力端子２の位置を測定可能であれば、測位手段１１の態様は限定されない。測位手段１１は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ビーコン等を利用して音声入力端子１および参照入力端子２の位置を測定してもよい。
【０１１３】
例えば、測位手段１１と音声入力端子１および参照入力端子２との相対的な位置関係が変わらないとする。そして、測位手段１１がＧＰＳアンテナを備え、ＧＰＳ衛星からの受信信号により測位手段１１自身の位置を測定するものとする。この場合、測位手段１１は、測位手段１１自身の位置を測定し、測位手段１１と音声入力端子１および参照入力端子２との相対的な位置関係から、音声入力端子１および参照入力端子２の位置をそれぞれ算出すればよい。測位手段１１と音声入力端子１および参照入力端子２との相対的な位置関係が変化する場合であっても、測位手段１１を基準とする音声入力端子１および参照入力端子２の位置を補正することができれば、上記のようにＧＰＳを利用することができる。
【０１１４】
また、例えば、音声入力端子１および参照入力端子２が位置を知らせるための信号を発信するビーコンを備え、測位手段１１は、その信号を受信することにより音声入力端子１および参照入力端子２の位置を測定する構成であってもよい。
【０１１５】
測位手段１１は、各時刻において、音声入力端子１および参照入力端子２の位置を示す信号（以下、位置信号と記す。）をピークタップ位置記憶部１２に供給する。時刻ｋに置いて測定した音声入力端子１および参照入力端子２の各位置を示す位置信号をＰ（ｋ）と記す。
【０１１６】
ピークタップ位置記憶部１２は、音声入力端子１および参照入力端子２の位置に応じたピークタップ位置の情報を予め記憶している。例えば、音声入力端子１および参照入力端子２の様々な位置とピークタップ位置とを対応付けた情報を予め記憶している。このような情報は、例えば、以下のようにして収集すればよい。音声入力端子１および参照入力端子２を様々な位置に配置することにより、雑音源と音声入力端子１および参照入力端子２の位置関係を様々な状態とする。そして、各位置関係におけるピークタップ位置をそれぞれ計測する。このような計測を予め行っておき、音声入力端子１および参照入力端子２の配置位置と、そのときのピークタップ位置とを対応付けてピークタップ位置記憶部１２に記憶させておけばよい。位置信号Ｐ（ｋ）に対応するピークタップ位置をＡ’０（Ｐ（ｋ））と記す。
【０１１７】
また、ピークタップ位置記憶部１２は、測位手段１１から時刻ｋにおける位置信号Ｐ（ｋ）が供給されると、記憶している各ピークタップ位置の中から、供給された位置信号Ｐ（ｋ）に対応するピークタップ位置Ａ’０（Ｐ（ｋ））を選択し、そのピークタップ位置を示すピークタップ位置信号を更新区間決定回路１０に供給する。
【０１１８】
このように、第２の実施形態では、ピークタップ位置を特定する動作が第１の実施形態と異なる。その他の動作に関しては第１の実施形態と同様である。
【０１１９】
第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、フィルタ係数の計算量削減したり、適応フィルタの適応速度の低下を防止することができる。
【０１２０】
実施形態３．
図６は、本発明の第３の実施形態の構成例を示すブロック図である。本実施形態の雑音消去装置は、音声入力端子１と、参照入力端子２と、適応フィルタ３と、減算器４と、係数更新回路５と、出力端子６と、方向検出手段手段１３と、ピークタップ位置算出回路１４と、更新区間決定回路１０とを備える。第１の実施形態と同様の構成要素については、図１と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１２１】
方向検出手段１３は、各時刻における雑音源の方向を測定し、その方向を示す信号（以下、方向信号と記す。）をピークタップ位置算出回路１４に供給する。雑音源の方向を測定可能であれば、方向検出手段１３の態様は特に限定されない。方向検出手段１３は、例えば、超音波タグ、カメラ、マイクアレイ等によって雑音源の方向を測定してもよい。
【０１２２】
例えば、雑音源が超音波タグを備え、その超音波タグが超音波を発信可能であるとする。この場合、超音波タグから発信される超音波を受信して超音波タグの方向を測定する超音波タグレシーバを方向検出手段１３として用いればよい。超音波タグが雑音源に取り付けられていることにより、方向検出手段（超音波タグレシーバ）１３は雑音源の方向を測定することができる。
【０１２３】
また、例えば、方向検出手段１３は、カメラによって実現され、撮影した映像内に雑音源が含まれているならば、その映像の撮影方向を雑音源の方向として測定してもよい。また、方向検出手段１３は、マイクアレイによって実現され、雑音を受信する方向を雑音源の方向として測定してもよい。
【０１２４】
図７は、雑音源の方向を示す説明図である。雑音源が十分に遠くに存在する場合、雑音源から発信される音は、図７に示すように音声入力端子１および参照入力端子２に平行に到達するとみなすことができる。第３の実施形態では、雑音源が十分に遠くに存在しているものとする。
【０１２５】
方向信号は、音声入力端子１と参照入力端子２とを結ぶ直線を基準として、その直線と、音声入力端子１および雑音源を結ぶ直線とのなす角度（図７に示すθ）によって、雑音源の方向を示す。時刻ｋにおける音声入力端子１と参照入力端子２とを結ぶ直線と、音声入力端子１および雑音源を結ぶ直線とのなす角度をθ（ｋ）［度］と記す。時刻ｋにおける方向信号は、角度θ（ｋ）である。
【０１２６】
方向検出手段１３と雑音源とを結ぶ直線は、音声入力端子１と雑音源とを結ぶ直線と平行であるとみなすことができる。方向検出手段１３は、時刻ｋにおいて雑音源の方向を測定したときに、方向検出手段１３と雑音源とを結ぶ直線と、音声入力端子１と参照入力端子２とを結ぶ直線のなす角θ（ｋ）を求め、θ（ｋ）をピークタップ位置検出回路１４に供給する。
【０１２７】
第３の実施形態におけるピークタップ位置算出回路１４は、第１の実施形態におけるピークタップ位置算出回路９とは異なる動作でピークタップ位置を算出する。
【０１２８】
第３の実施形態では、ピークタップ位置算出回路１４は、方向検出手段１３から方向信号θ（ｋ）が送られてくると、角度θ（ｋ）および、音声入力端子１と参照入力端子２との間の距離ｄ［ｍ］からピークタップ位置を算出する。音声入力端子１と参照入力端子２との距離ｄは、予め定められている。
【０１２９】
ピークタップ位置の計算において、まず、ピークタップ位置算出回路１４は、式（２０）に示す計算を行って、雑音源から音声入力端子１までの距離と、雑音源から参照入力端子２までの距離との距離差τ［ｍ］（図７参照）を計算する。
【０１３０】
τ＝ｄ・ｃｏｓθ（ｋ）          式（２１）
【０１３１】
ピークタップ位置算出回路１４は、距離差τを計算すると、音速ｃ［ｍ／秒］と音声入力端子１および参照入力端子２における音響−電気変換のサンプリングレートｆ［Ｈｚ］を用いて、以下に示す式（２２）により、時刻ｋにおけるピークタップ位置Ａ０（ｋ）を算出する。
【０１３２】
Ａ０（ｋ）＝τ・ｆ／ｃ          式（２２）
【０１３３】
ピークタップ位置算出回路１４は、算出したピークタップ位置Ａ０（ｋ）を更新区間決定回路１０に供給する。
【０１３４】
このように第３の実施形態では、ピークタップ位置を特定する動作が第１の実施形態と異なる。その他の動作に関しては第１の実施形態と同様である。
【０１３５】
第３の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、フィルタ係数の計算量削減したり、適応フィルタの適応速度の低下を防止することができる。
【０１３６】
第１の実施形態から第３の実施形態までの各実施形態において、各構成要素が、プログラム（雑音消去プログラム）に従って動作するコンピュータによって実現されていてもよい。この場合、コンピュータは、音声および雑音が入力される音声入力端子と、雑音が入力される参照入力端子とを備え、コンピュータがプログラムに従って、音声入力端子に入力される音声および雑音に対する音響−電気変換や、参照入力端子に入力される雑音に対する音響−電気変換を行ったり、ピークタップ位置算出回路９や更新区間決定回路１０などの各構成要素としての動作を行ってもよい。
【実施例１】
【０１３７】
音声信号により動作を決定するロボットに本発明を適用した実施例について、図面を参照して説明する。第１の実施例では、本発明の第１の実施形態（図１参照）が適用されたロボットを説明する。
【０１３８】
図８は、第１の実施例を示す構成図である。音声信号により動作を決定するロボット１００は、第１のマイクロフォン１０１と、第２のマイクロフォン１０２と、適応フィルタ１０３と、減算器１０４と、係数更新回路１０５と、音声認識回路１０６と、第１のカメラ１０７と、第２のカメラ１０８と、ピークタップ位置算出回路１０９と、更新区間決定回路１１０とを備える。図８に示す第１のマイクロフォン１０１、第２のマイクロフォン１０２、適応フィルタ１０３、減算器１０４、係数更新回路１０５、音声認識回路１０６、第１のカメラ１０７、第２のカメラ１０８、ピークタップ位置算出回路１０９、更新区間決定回路１１０は、ぞれぞれ、図１に示す音声入力端子１、参照入力端子２、適応フィルタ３、減算器４、係数更新回路５、出力端子６、第１の測距手段７、第２の測距手段８、ピークタップ位置算出回路９、更新区間決定回路１０に相当する。
【０１３９】
時刻ｋにおいて、各構成要素は以下のように動作する。
【０１４０】
第１のマイクロフォン１０１は、ロボット１００の前面に設置され、主としてロボット１００の前方から到来する音響信号を音響−電気変換した信号Ｘｐ（ｋ）を出力する。また、第２のマイクロフォン１０２は、ロボット１００の後面に設置され、主としてロボット１００の後方から到来する音響信号を音響−電気変換した信号Ｘｒ（ｋ）を出力する。
【０１４１】
なお、ここでいう前方とは、ロボットからみてロボットを使用するユーザが通常存在する方向のことを指す。また、後方とは、ロボットの前方とは反対の方向のことを指す。前面とは、ロボット１００における前方を向く部分のことを指し、後面とは、ロボット１００における後方を向く部分のことを指す。第１のマイクロフォン１０１がロボット１００の前面に設置され、第２のマイクロフォン１０２がロボット１００の後面に設置されている。従って、第１のマイクロフォン１０１は、目標信号（ユーザの音声）の発生確率が最も高い方向から到来する音響信号を取得することが可能となる。また、第２のマイクロフォン１０２は、目標信号の発生確率が最も低い方向から到来する音響信号を取得することが可能となる。
【０１４２】
適応フィルタ１０３は、第２のマイクロフォン１０２が出力する信号Ｘｒ（ｋ）をフィルタ入力としてフィルタ積和演算を実施し、フィルタの演算結果として、擬似信号としての擬似雑音信号Ｒ（ｋ）を出力する。
【０１４３】
減算器１０４は、第１のマイクロフォン１０１が出力する信号Ｘｐ（ｋ）から、適応フィルタ１０３が出力する擬似雑音信号Ｒ（ｋ）を減算して得られる差信号ｅ（ｋ）を出力する。減算器１０４は、この差信号ｅ（ｋ）を、係数更新回路１０５および音声認識回路１０６に供給する。
【０１４４】
係数更新回路１０５は、差信号ｅ（ｋ）、開始位置Ａ１（ｋ）および終了位置Ａ２（ｋ）を入力として、適応フィルタ１０３の開始位置Ａ１（ｋ）から終了位置Ａ２（ｋ）までのタップ位置のフィルタ係数を更新する。適応フィルタ１０３のタップ数はＮとする。ただし、Ｎは整数である。
【０１４５】
音声認識回路１０６は、差信号ｅ（ｋ）を入力として、音声認識結果を出力し、ロボット１００の動作を決定する。
【０１４６】
第１のカメラ１０７は、第１のマイクロフォン１０１から雑音源までの距離ｂ（ｋ）を測定し、ピークタップ位置算出回路１０９に供給する。また、第２のカメラ１０８は、第２のマイクロフォン１０２から雑音源までの距離ａ（ｋ）を測定し、ピークタップ位置算出回路１０９に供給する。
【０１４７】
なお、第１のカメラ１０７および第２のカメラ１０８はそれぞれ、対応するマイクロフォンの近傍であって、雑音源を撮影可能な位置に配置されていればよい。一方のカメラをロボット１００の前面に配置し、他方のカメラをロボット１００の後面に配置する場合、各カメラ１０７，１０８として、例えば全方位カメラを用いればよい。
【０１４８】
ピークタップ位置算出回路１０９は、距離ａ（ｋ）および距離ｂ（ｋ）を入力として、ピークタップ位置を算出し、ピークタップ位置信号Ａ０（ｋ）として更新区間決定回路１１０に供給する。
【０１４９】
更新区間決定回路１１０は、ピークタップ位置算出回路１０９から送られるピークタップ位置信号Ａ０（ｋ）と、適応フィルタ１０３のフィルタ係数とから、適応フィルタ１０３のフィルタ係数の更新区間を決定し、係数更新回路１０５に供給する。
【０１５０】
ここでは、時刻ｋにおける動作を説明したが、他の時刻においても同様に動作する。
【０１５１】
このような構成により、ロボット前方より目標信号が第１のマイクロフォン１０１に入力され、ロボット後方より目標以外の信号が第２のマイクロフォン１０２に入力されたときに、第１のマイクロフォン１０１の出力信号に混入する目標信号以外の信号の影響を軽減した信号を音声認識回路１０６に供給することができ、音声認識率を向上させ、ロボットは入力音声に応じて正確に動作することができる。また、適応フィルタ１０３の係数更新処理において、ロボットの動作や雑音源の移動により音響経路が変化した場合にも、適応フィルタ１０３の適切なタップのフィルタ係数値を選択して更新を行い、適応速度が低下することなく計算量の削減を実現することができる。
【０１５２】
なお、第１のカメラ１０７および第２のカメラ１０８の代わりに、レーザセンサ等で雑音源までの距離を測定する構成とすることもできる。
【実施例２】
【０１５３】
第２の実施例では、本発明の第２の実施形態（図５参照）が適用されたロボットを説明する。
【０１５４】
図９は、第２の実施例を示す構成図である。ロボット１００は、第１のマイクロフォン１０１と、第２のマイクロフォン１０２と、適応フィルタ１０３と、減算器１０４と、係数更新回路１０５と、音声認識回路１０６と、測位センサ１１１と、ピークタップ位置記憶部１１２と、更新区間決定回路１１０とを備える。図９に示す第１のマイクロフォン１０１、第２のマイクロフォン１０２、適応フィルタ１０３、減算器１０４、係数更新回路１０５、音声認識回路１０６、測位センサ１１１、ピークタップ位置記憶部１１２、更新区間決定回路１１０は、それぞれ、図５に示す音声入力端子１、参照入力端子２、適応フィルタ３、減算器４、係数更新回路５、出力端子６、測位手段１１、ピークタップ位置記憶部１２、更新区間決定回路１０に相当する。
【０１５５】
図８に示す構成要素と同様の構成要素については、図８と同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１５６】
ここでは、第１のマイクロフォン１０１、第２のマイクロフォン１０２および測位センサ１１１は、それぞれロボット１００に固定され、ロボット１００が移動しても、第１のマイクロフォン１０１、第２のマイクロフォン１０２および測位センサ１１１の相対的な位置関係は変化しない場合を例にして説明する。ただし、第１のマイクロフォン１０１、第２のマイクロフォン１０２がロボット１００に固定される構成に限定されない。第１のマイクロフォン１０１、第２のマイクロフォン１０２が固定されていなくても、第１のマイクロフォン１０１および第２のマイクロフォン１０２の位置変化を測定可能であり、測位センサ１１１が補正によって測位センサ１１１自身を基準とする第１のマイクロフォン１０１および第２のマイクロフォン１０２の位置を求めることができる構成であってもよい。
【０１５７】
本実施例における測位センサ１１１は、ＧＰＳを利用して自身の位置を測定する。測位センサ１１１は、時刻ｋにおいて、測位センサ１１１自身の位置を測定する。そして、測位センサ１１１の位置を基準として、第１のマイクロフォン１０１および第２のマイクロフォン１０２の位置を特定し、各マイクロフォン１０１，１０２それぞれの位置を示す位置信号Ｐ（ｋ）をピークタップ位置記憶部１１２に供給する。なお、ここでは、測位センサ１１１がＧＰＳを利用して位置を測定する場合を例にするが、測位センサ１１１は、ＲＦＩＤやビーコンを利用して位置を測定する構成であってもよい。
【０１５８】
ピークタップ位置記憶部１１２は、位置信号Ｐ（ｋ）を入力としてピークタップ位置を選択し、そのピークタップ位置を示すピークタップ位置信号Ａ０（ｋ）を更新区間決定回路１１０に供給する。
【０１５９】
他の構成要素の動作は、第１の実施例と同様である。また、ここでは時刻ｋにおける動作を説明したが、他の時刻においても同様に動作する。
【０１６０】
第２の実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【０１６１】
第３の実施例では、本発明の第３の実施形態（図６参照）が適用されたロボットを説明する。
【０１６２】
図１０は、第３の実施例を示す構成図である。ロボット１００は、第１のマイクロフォン１０１と、第２のマイクロフォン１０２と、適応フィルタ１０３と、減算器１０４と、係数更新回路１０５と、音声認識回路１０６と、超音波タグレシーバ１１３と、ピークタップ位置算出回路１１４と、更新区間決定回路１１０とを備える。図１０に示す第１のマイクロフォン１０１、第２のマイクロフォン１０２、適応フィルタ１０３、減算器１０４、係数更新回路１０５、音声認識回路１０６、超音波タグレシーバ１１３、ピークタップ位置算出回路１１４、更新区間決定回路１１０は、それぞれ、図６に示す音声入力端子１、参照入力端子２、適応フィルタ３、減算器４、係数更新回路５、出力端子６、方向検出手段手段１３、ピークタップ位置算出回路１４、更新区間決定回路１０に相当する。
【０１６３】
また、本実施例では、雑音源（図示せず。）には超音波タグ１１５が取り付けられる。超音波タグ１１５は、超音波タグレシーバ１１３から超音波発生要求信号を受信すると、所定の超音波を発生する。
【０１６４】
超音波タグレシーバ１１３は、時刻ｋにおいて、超音波の発生を要求する超音波発生要求信号を送信する。雑音源に設けられた超音波タグは、この超音波発生要求信号を受信すると所定の超音波を発生する。超音波タグレシーバ１１３は、この超音波を受信すると、方向θ（ｋ）を求め、θ（ｋ）をピークタップ位置検出回路１１４に供給する。
【０１６５】
なお、超音波タグレシーバ１１３と超音波タグ１１５との間の超音波発生要求信号の送受信は無線で行われることが一般的である。
【０１６６】
ピークタップ位置検出回路１１４は、θ（ｋ）を入力としてピークタップ位置を算出し、そのピークタップ位置を示すピークタップ位置信号Ａ０（ｋ）を更新区間決定回路１１０に供給する。
【０１６７】
他の構成要素の動作は、第１の実施例と同様である。また、ここでは時刻ｋにおける動作を説明したが、他の時刻においても同様に動作する。
【０１６８】
第２の実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【０１６９】
図１０では、超音波タグ１１５とともに用いられる超音波タグレシーバ１１３がθ（ｋ）を求める構成としたが、超音波タグレシーバ１１３の代わりに、マイクアレイを用いて音の到来方向を求め、θ（ｋ）を求める構成であってもよい。マイクアレイを構成するマイクロフォンが、第１のマイクロフォン１０１および第２のマイクロフォン１０２として兼用されてもよい。
【０１７０】
次に、本発明の概要について説明する。図１１は、本発明の概要を示すブロック図である。本発明の雑音消去装置は、音声入力端子１と、参照入力端子２と、適応フィルタ３と、減算器４と、係数更新手段４０（例えば、係数更新回路５）と、区間分類手段４１（例えば、更新区間決定回路１０）と、ピークタップ位置導出手段９０とを備える。
【０１７１】
音声入力端子１は、入力された音声および雑音に応じた第１受音信号（音声側受音信号）を生成する。また、参照入力端子２は、入力された雑音に応じた第２受音信号（参照側受音信号）を生成する。
【０１７２】
適応フィルタ３は、第２受音信号から擬似雑音信号を生成する。減算器４は、第１受音信号から擬似雑音信号を減算して雑音抑圧信号を生成する。係数更新手段４０は、雑音抑圧信号を用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新する。ピークタップ位置導出手段９０は、雑音源と参照入力端子２および音声入力端子１との相対的位置関係により、フィルタ係数がピーク値となるタップを示すピークタップ位置を導出する。
【０１７３】
区間分類手段４１は、ピークタップ位置を利用して、フィルタ係数に対応するタップ位置の区間を分類する。
【０１７４】
係数更新手段４０は、区間分類手段４１によって分類された区間毎に、区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を制御する。
【０１７５】
また、図１１に示すように、ピークタップ位置導出手段９０は、第１の測距手段７と、第２の測距手段８と、ピークタップ位置算出手段９１（例えば、ピークタップ位置算出回路９）とを含んでいてもよい。
【０１７６】
第１の測距手段７は、音声入力端子１と雑音源との距離である第１の距離（例えば、ｂ（ｋ））を測定する。第２の測距手段８は、参照入力端子と雑音源との距離である第２の距離（例えば、ａ（ｋ））を測定する
【０１７７】
ピークタップ位置算出手段９１は、第１の距離および第２の距離の距離差と、音速と、第１受音信号および第２受音信号を生成する際のサンプリングレートとによりピークタップ位置を算出する。
【０１７８】
また、ピークタップ位置導出手段９０は、第１の測距手段７、第２の測距手段８、ピークタップ位置算出手段９１の代わりに、音声入力端子および参照入力端子の位置を測定する測位手段と、予め音声入力端子および参照入力端子の位置とピークタップ位置とを対応付けた情報を記憶し、測位手段によって測定された音声入力端子および参照入力端子の位置に対応するピークタップ位置を選択するピークタップ位置選択手段（例えば、ピークタップ位置記憶部１２）とを含んでいてもよい。
【０１７９】
また、ピークタップ位置導出手段９０は、第１の測距手段７、第２の測距手段８、ピークタップ位置算出手段９１の代わりに、雑音源の方向を測定し、雑音源および音声入力端子を結ぶ直線と、音声入力端子および参照入力端子を結ぶ直線とのなす角度（例えば、θ（ｋ））を求める方向特定手段（例えば方向検出手段１３）と、その角度と、音声入力端子および参照入力端子の距離と、音速と、第１受音信号および第２受音信号を生成する際のサンプリングレートとによりピークタップ位置を算出するピークタップ位置算出手段（例えば、ピークタップ位置算出回路１４）とを含んでいてもよい。
【０１８０】
区間分類手段４１は、フィルタ係数から求められる指標が所定の閾値以上となっている区間であってピークタップ位置を含む区間である第１の区間と、第１の区間以外の区間とに、タップ位置の区間を分類してもよい。
【０１８１】
係数更新手段４０は、第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも、第１の区間以外の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を低くしてもよい。
【０１８２】
係数更新手段４０が、第１の区間以外の区間に対応するフィルタ係数を更新しない構成であってもよい。
【０１８３】
区間分類手段４１が、ピークタップ位置より小さいタップ位置であって、フィルタ係数から求められる指標が第１の閾値（例えばＴｈ１）未満であるタップ位置のうち最大のタップ位置を開始位置とし、ピークタップ位置より大きいタップ位置であって、フィルタ係数から求められる指標が第２の閾値（例えばＴｈ２）未満である最小のタップ位置を終了位置とする第１の区間と、第１の区間より小さいピークタップ位置の区間である第２の区間と、第１の区間より大きいピークタップ位置の区間である第３の区間とに、タップ位置の区間を分類してもよい。
【０１８４】
係数更新手段４０は、第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも、第２の区間および第３の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を低くする。
【０１８５】
係数更新手段４０は、第２の区間に対応するフィルタ係数を更新せず、第３の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度を第１の区間に対応するフィルタ係数の更新頻度よりも低くしてもよい。
【０１８６】
区間分類手段４１は、フィルタ係数の絶対値を、フィルタ係数から求められる指標としてもよい。
【０１８７】
区間分類手段４１は、現時点でのフィルタ係数（例えば、時刻ｋにおけるフィルタ係数）とそのフィルタ係数に更新される前のフィルタ係数（例えば、時刻ｋ−１におけるフィルタ係数）との差の絶対値を、フィルタ係数から求められる指標としてもよい。
【０１８８】
閾値は、ピークタップ位置を含む連続する所定数分のタップ位置における各フィルタ係数値から算出される値であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８９】
本発明は、入力される音声から雑音を除去する雑音消去装置に好適に適用される。また、本発明は、音声信号により動作を決定するロボット、携帯電話機のハンズフリーキット、ＩＣレコーダーなどの音声録音装置等に適用可能である。また、雑音消去信号の逆位相の音響信号をスピーカ等から発生させることにより雑音を消去する能動型雑音消去装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１９０】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】雑音を除去した信号を出力する動作およびフィルタ係数を更新する動作の例を示すフローチャートである。
【図３】ピークタップ位置の近傍の区間の例を示す説明図である。
【図４】ピークタップ位置の近傍の区間を特定する処理の処理経過の例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図７】雑音源の方向を示す説明図である。
【図８】第１の実施例を示す構成図である。
【図９】第２の実施例を示す構成図である。
【図１０】第３の実施例を示す構成図である。
【図１１】本発明の概要を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１９１】
１  音声入力端子
２  参照入力端子
３  適応フィルタ
４  減算器
５  係数更新回路
６  出力端子
７  第１の測距手段
８  第２の測距手段
９  ピークタップ位置算出回路
１０  更新区間決定回路
１１  測位手段
１２  ピークタップ位置記憶部
１３  方向検出手段手段
１４  ピークタップ位置算出回路
【図１】
0005205935.tif 000003
【図２】
0005205935.tif 000004
【図３】
0005205935.tif 000005
【図４】
0005205935.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005205935.tif 000009
【図８】
0005205935.tif 000010
【図９】
0005205935.tif 000011
【図１０】
0005205935.tif 000012
【図１１】
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